超高分子量聚乙烯纤维表面改性的研究进展

发布时间：2022-01-26 15:22

　　超高分子量聚乙烯（UHMWPE）纤维具有诸多优异性能,因此被广泛应用于纤维增强复合材料（FRP）。但是由于UHMWPE纤维表面光滑且无极性基团,与树脂基体粘接性差,可通过纤维表面改性有效提高FRP的界面强度,进而提升材料性能。本文总结了近几年基于化学处理、等离子体处理、电晕放电和辐射引发表面接枝等方法对UHMWPE纤维表面改性的研究进展,并对改性方法的发展进行了展望。 

【文章来源】：高分子通报. 2020,(04)北大核心CSCD

【文章页数】：8 页

【部分图文】：

(a)醛基交联剂使PVA化学交联的反应图解,交联导致形成缩醛桥;

第一类是通过强氧化剂处理纤维表面,如铬酸溶液、氯磺酸溶液、高锰酸钾溶液等,在强氧化剂的作用下纤维表面被氧化产生羧基、羰基、羟基等具有较高活性的含氧基团,使纤维表面更容易被树脂浸润;另外,强氧化剂还具有一定刻蚀作用,可以除去纤维表面的弱结合层,使纤维表面粗糙度增加,从而增强纤维与树脂之间的机械啮合作用,提高界面强度[37～41]。Li等[42]研究了高锰酸钾对UHMWPE纤维的表面处理及其环氧复合材料的力学性能。经高锰酸钾处理后的纤维表面产生了含氧基团并形成裂缝(如图1所示),使纤维表面与水和乙二醇的接触角急剧下降。力学性能测试发现,改性纤维复合材料的拉伸强度降低,弯曲和层间剪切强度提高。产生这一现象的主要原因是纤维表面弱边界层被强氧化剂除去,内部微纤结构暴露,表面积和粗糙度均增加,从而更有利于树脂浸润和界面之间的机械啮合,使界面粘附力增强。Zec等[43]使用铬酸处理UHMWPE纤维得到氧化聚乙烯纤维,并与聚乙烯醋酸乙烯酯及其水解共聚物进行复合,得到的复合材料显示出更好的界面相互作用,并使其它填充颗粒能够更均匀地分散于基体材料中。但由于纤维表面氧化蚀刻,拉伸强度略有降低。强氧化剂处理能够增加纤维极性,提高界面强度,但该处理方法对纤维结晶和表面结构损伤较大,影响本体纤维的断裂强度,而且还存在强氧化剂带来的环境污染问题。

电晕放电的处理效果类似于等离子体处理,但其优势在于常压下进行,无需真空,对设备要求较低,具有较好的应用前景。然而如何在满足放电功率的情况下,又保证纤维改性的均匀性和快速性,仍需进一步研究。2.4 辐射引发表面接枝

【参考文献】：
期刊论文
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本文编号：3610720